一種單晶爐的停爐冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種單晶爐的停爐冷卻系統(tǒng)，包括單晶爐、過濾器、真空泵，三者順序連接，單晶爐的排氣口設置排氣口閥門A，過濾器上設置放氣閥B，真空泵的入口設置電磁閥C；排氣口閥門A、放氣閥B、電磁閥C與統(tǒng)一的控制系統(tǒng)信號連接，由其自動控制開啟或關(guān)閉。單晶爐拉晶結(jié)束后，關(guān)閉排氣口閥門A，氬氣或氮氣繼續(xù)沖入單晶爐；關(guān)閉真空泵，同時關(guān)閉電磁閥C；當單晶爐內(nèi)壓力接近1個大氣壓時，自動開啟放氣閥B；當單晶爐內(nèi)壓力略大于1個大氣壓時，自動開啟排氣口閥門A，單晶爐通過放氣閥B排(風)氣進行冷卻。本實用新型使得氣體熱對流效果大大加強，單晶爐的冷卻時間縮短20％以上；同時大大降低了單晶硅生產(chǎn)的耗能程度，具有節(jié)能減排的技術(shù)效果。
【專利說明】一種單晶爐的停爐冷卻系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及太陽能單晶硅的制備，尤其涉及單晶爐的停爐冷卻系統(tǒng)，屬于單晶爐停爐冷卻【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]單晶硅是一種比較活潑的非金屬元素，是晶體材料的重要組成部分，處于新材料發(fā)展的前沿。其主要用途是用作半導體材料和利用太陽能光伏發(fā)電、供熱等。
[0003]單晶硅生長過程需要加熱將多晶硅料熔化，再通過溫度穩(wěn)定及精確的溫度控制，將籽晶插入熔體，調(diào)節(jié)溫度、籽晶轉(zhuǎn)速、坩堝轉(zhuǎn)速、籽晶升速將熔體不斷定向在籽晶上結(jié)晶長大，單晶生長是在單晶爐中進行，其熱場結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0004]單晶生長是高耗能產(chǎn)業(yè)，在單晶生產(chǎn)成本中占很大比重，所以大家都十分重視熱場的保溫，用各種高性能的保溫材料來阻斷熱傳導，單晶生長整個過程中是在一邊抽空，一邊通氬的狀態(tài)下進行，通常稱為減壓拉晶工藝，其特點是通過定向流動的保護氣體，能將系統(tǒng)揮發(fā)出來的S1、CO等排除出爐體，爐內(nèi)壓力一般控制在10-50托(torr)范圍內(nèi)。整個熱場系統(tǒng)只有上部區(qū)域是為了晶體能快速冷卻而敞開的。當晶體生長結(jié)束后，整個熱場要冷卻下來才能打開爐筒，因為熱場的發(fā)熱材料石墨及保溫材料系碳纖維制成，在較高的溫度下容易與空氣中的氧起氧化反應而被侵蝕掉，特別是保溫材料通常是由密度小帶大量空隙的碳纖維制成， 一般要求在400度以下，較佳在350度以下，接觸空氣才能比較安全。
[0005]現(xiàn)有的單晶爐的停爐冷卻工藝，當晶體生長結(jié)束后還需繼續(xù)抽空、通氬冷卻8-10小時，才能把保溫性能好的熱場冷卻到400度以下，該過程需消耗電能、停爐冷卻所需時間也比較長。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型需要解決的技術(shù)問題是，現(xiàn)有的單晶爐的停爐冷卻工藝，由于在負壓狀態(tài)下，冷卻時間較長，而且由于真空泵一直開著，需要消耗大量電能。
[0007]本實用新型采取以下技術(shù)方案:
[0008]一種單晶爐的停爐冷卻系統(tǒng)，包括單晶爐、過濾器、真空泵，三者順序連接，其特征在于:單晶爐的排氣口設置排氣口閥門A，過濾器上設置放氣閥B，真空泵的入口設置電磁閥C。
[0009]進一步的，所述放氣閥B設置在過濾器的頂部。
[0010]進一步的，所述排氣口閥門A、放氣閥B均為電磁閥門，所述排氣口閥門A、放氣閥B、電磁閥C與統(tǒng)一的控制系統(tǒng)信號連接，由統(tǒng)一的控制系統(tǒng)自動控制開啟或關(guān)閉。
[0011]進一步的，所述真空泵為機械泵。
[0012]一種單晶爐停爐冷卻系統(tǒng)的停爐工藝，依次包括以下步驟:單晶爐拉晶結(jié)束后，關(guān)閉排氣口閥門A，氬氣或氮氣繼續(xù)沖入單晶爐；關(guān)閉真空泵，同時關(guān)閉電磁閥C ;當單晶爐內(nèi)壓力接近I個大氣壓時，自動開啟放氣閥B ;當單晶爐內(nèi)壓力略大于I個大氣壓時，自動開啟排氣口閥門A，單晶爐通過放氣閥B排(風)氣進行冷卻。
[0013]本實用新型的停爐工藝停爐時，真空泵首先被關(guān)閉，整個工藝過程不進行運作，利用單晶爐內(nèi)部的正壓力，防止氣體回流，避免空氣進入單晶爐，不會對爐內(nèi)的待冷卻的單晶硅產(chǎn)品的質(zhì)量造成任何影響。
[0014]放氣閥B直到單晶爐內(nèi)壓力接近I個大氣壓時，才進行開啟，是為了保持過濾器內(nèi)部一定的正壓力，預防由于排氣口閥門A關(guān)閉不嚴密或發(fā)生故障時空氣倒吸回流進入單晶爐內(nèi)，起到雙保險的作用。
[0015]排氣口閥門A、放氣閥B均采用電磁閥，并且與單晶爐內(nèi)的壓力傳感器信號連接，從而通過傳感器的信號傳遞，自動實現(xiàn)電磁閥的開啟和關(guān)閉，同時，也可以設定延時程序，讓放氣閥B開啟后延時一段特定的時間后排氣口閥門A開啟，也能夠起到同樣的作用。
[0016]本實用新型的有益效果在于:
[0017]I)由于真空泵在冷卻過程中被關(guān)閉，避免了氣體處于真空狀態(tài)，氣體熱對流效果大大加強，熱量被帶走的速度更快，加速了爐子的冷卻速度，單晶爐的冷卻時間縮短20%。
[0018]2)關(guān)閉I個真空泵每10個小時能夠節(jié)省耗電110千瓦，以單爐年產(chǎn)500兆瓦單晶硅片計算，可以節(jié)電300萬度。大大降低了單晶硅生產(chǎn)的耗能程度，具有節(jié)能減排的技術(shù)效果O

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是單晶爐結(jié)構(gòu)及熱場的示意圖。
[0020]圖2是單晶爐排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進一步說明。
[0022]參見圖2，一種單晶爐的停爐冷卻系統(tǒng)，包括單晶爐、過濾器、真空泵，三者順序連接，單晶爐的排氣口設置排氣口閥門A，過濾器上設置放氣閥B，真空泵的入口設置電磁閥C0
[0023]所述放氣閥B設置在過濾器的頂部。
[0024]所述排氣口閥門A、放氣閥B均為電磁閥門，所述排氣口閥門A、放氣閥B、電磁閥C與統(tǒng)一的控制系統(tǒng)信號連接，由統(tǒng)一的控制系統(tǒng)自動控制開啟或關(guān)閉。
[0025]所述真空泵為機械泵。
[0026]具體步驟如下:當單晶生長結(jié)束后，先關(guān)閉爐子排氣閥門A，爐子內(nèi)繼續(xù)充氣(可用氮氣替代氬氣)，接下來關(guān)閉機械泵(機械泵上電磁閥C同時被關(guān)閉)，過濾器B內(nèi)保持一定正壓，當爐內(nèi)壓力接近I個大氣壓時，自動開啟過慮器上閥門B，當爐內(nèi)壓力略大于I個大氣壓時，自動打開爐子排氣口閥門A，完成閥門自動開啟和關(guān)閉的操作過程。
[0027]該技術(shù)方案能明顯節(jié)約能源，通常一個22寸熱場的真空抽氣系統(tǒng)用2H-120真空泵，其馬達功率為11千瓦，冷卻8小時耗電88千瓦,冷卻10小時耗電110千瓦，以一個年產(chǎn)500兆瓦單晶硅片計算，需3000噸硅單晶，每爐約10kg產(chǎn)量計算，要開爐拉晶30000爐，以每爐約節(jié)約100度電，就可以節(jié)電300萬度電，有非常明顯的節(jié)能減排及經(jīng)濟效果。
[0028]同時，本實用新型能縮短爐子的冷卻時間20%以上，熱量流動的三種方式，熱傳導、熱對流、熱幅射，而在低壓狀態(tài)下，特別是真空狀態(tài)熱對流將大幅減少，熱量很難被帶走，當在常壓狀況下，氣流的熱對流效果會明顯增加，加速了爐子的冷卻速度。
[0029]本實用新型縮短了機械泵工作時間約15%，延長了使用壽命，同時節(jié)約了真空泵油的消耗。
[0030]下表對現(xiàn)有技術(shù)及本實用新型兩種不同工藝的冷卻效果做了對比。
[0031]

【權(quán)利要求】
1.一種單晶爐的停爐冷卻系統(tǒng)，包括單晶爐、過濾器、真空泵，三者順序連接，其特征在于:單晶爐的排氣口設置排氣口閥門A，過濾器上設置放氣閥B，真空泵的入口設置電磁閥C0
2.如權(quán)利要求1所述的停爐冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述放氣閥B設置在過濾器的頂部。
3.如權(quán)利要求1所述的停爐冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述排氣口閥門A、放氣閥B均為電磁閥門，所述排氣口閥門A、放氣閥B、電磁閥C與統(tǒng)一的控制系統(tǒng)信號連接，由統(tǒng)一的控制系統(tǒng)自動控制開啟或關(guān)閉。
4.如權(quán)利要求1所述的停爐冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述真空泵為機械泵。
【文檔編號】C30B15/00GK203960394SQ201420279262
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】施承啟, 張永超, 湯波 申請人:上?？返た颂柲芸萍加邢薰? 卡姆丹克太陽能（江蘇）有限公司